最短路径excel运筹学

最短路径问题在Excel运筹学中是一个常见的问题，可以通过使用Excel中的函数和工具来解决。下面是使用Excel求解最短路径问题的步骤：

1. 首先，你需要将问题转化为一个网络图的形式，其中节点表示路径中的位置，边表示路径之间的连接关系。在Excel中，你可以使用表格来表示这个网络图，每个节点可以用一个单元格来表示。

2. 接下来，你需要对网络图进行编码。可以使用数值来代表节点和边的关系。例如，可以使用数字表示节点和边的编号，使用表格中的数值来表示节点之间的距离或权重。

3. 然后，在Excel中创建一个矩阵来表示节点之间的距离或权重。你可以使用Excel函数（如VLOOKUP、INDEX、MATCH等）来计算节点之间的距离。

4. 在计算矩阵完成后，你可以使用Excel中的最短路径函数来找到最短路径。Excel提供了一些内置函数，如Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法等来解决最短路径问题。你可以根据具体情况选择合适的函数来求解最短路径。

5. 最后，根据求解得到的最短路径结果，在Excel中进行可视化展示。你可以使用图表或者条件格式等方式来展示路径和距离。

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请给出输出所有边被最短路径使用次数的完整代码

完整代码如下：

import pandas as pd 
import numpy as np 
import networkx as nx 
import matplotlib.pyplot as plt  

df = pd.read_excel(r"C:\Users\li'yi'jie\Desktop\运筹学网络规划数据.xlsx") 
edges = [] 
for i in range(len(df)): 
    edge = { 
        "id": df.loc[i, "边的编号"], 
        "tail": df.loc[i, "边的尾节点"], 
        "head": df.loc[i, "边的头节点"], 
        "length": df.loc[i, "长度"], 
        "capacity": df.loc[i, "容量"] 
    } 
    edges.append(edge) 

plt.figure(figsize=(15,15)) 
G = nx.DiGraph() 
for edge in edges: 
    G.add_edge(edge["tail"], edge["head"], weight=edge["length"]) 

pos = nx.spring_layout(G) 
nx.draw(G, pos, with_labels=True) 
labels = nx.get_edge_attributes(G, "weight") 
nx.draw_networkx_edge_labels(G, pos, edge_labels=labels, label_pos=0.5) 
plt.show() 

all_pairs = dict(nx.all_pairs_dijkstra_path_length(G)) 
rows = [] 
for start_node, dist_dict in all_pairs.items(): 
    for end_node, dist in dist_dict.items(): 
        rows.append({'起始节点': start_node, '终止节点': end_node, '最短路径长度': dist}) 

df_result = pd.DataFrame(rows) 
df_result.to_excel('all_pairs.xlsx', index=False) 

# 计算每个节点到其他节点的平均最短距离 
avg_dists = [] 
for node in G.nodes(): 
    dist_sum = 0 
    for dist in all_pairs[node].values(): 
        dist_sum += dist 
    avg_dist = dist_sum / len(G.nodes()) 
    avg_dists.append(avg_dist) 

# 画柱状图 
plt.figure(figsize=(15,15)) 
plt.bar(G.nodes(), avg_dists) 
plt.title("每个节点到其他节点的平均最短距离") 
plt.xlabel("节点") 
plt.ylabel("平均最短距离") 
plt.show() 

# 计算每条边被最短路径使用的次数 
all_paths = dict(nx.all_pairs_dijkstra_path(G)) 
edge_counts = {edge["id"]: 0 for edge in edges} 
for start_node in all_paths: 
    for end_node in all_paths[start_node]: 
        path = all_paths[start_node][end_node] 
        for i in range(len(path) - 1): 
            edge_id = G[path[i]][path[i+1]]["id"] 
            edge_counts[edge_id] += 1 

# 输出每条边被最短路径使用的次数 
for edge in edges: 
    print("边{}被使用了{}次".format(edge["id"], edge_counts[edge["id"]])) 

这段代码在计算完所有节点对之间的最短路径后，遍历所有路径上的边，统计每条边被使用的次数，并输出每条边被使用的次数。

import pandas as pd import numpy as np import networkx as nx import matplotlib.pyplot as plt df = pd.read_excel(r"C:\Users\li'yi'jie\Desktop\运筹学网络规划数据.xlsx") edges = [] for i in range(len(df)): edge = { "id": df.loc[i, "边的编号"], "tail": df.loc[i, "边的尾节点"], "head": df.loc[i, "边的头节点"], "length": df.loc[i, "长度"], "capacity": df.loc[i, "容量"] } edges.append(edge) plt.figure(figsize=(15,15)) G = nx.DiGraph() for edge in edges: G.add_edge(edge["tail"], edge["head"], weight=edge["length"]) all_pairs = dict(nx.all_pairs_dijkstra_path_length(G)) rows = [] for start_node, dist_dict in all_pairs.items(): for end_node, dist in dist_dict.items(): rows.append({'起始节点': start_node, '终止节点': end_node, '最短路径长度': dist}) df_result = pd.DataFrame(rows) df_result.to_excel('all_pairs.xlsx', index=False)如何在将最短路径长度写入excel时，将其经过的边的编号一起写入excel？

可以在遍历所有起点和终点对的最短路径时，记录下路径上经过的边的编号，然后将其一起写入Excel。可以将以下代码添加到原有代码中：

for start_node, path_dict in nx.all_pairs_dijkstra_path(G):
    for end_node, path in path_dict.items():
        path_edges = []
        for i in range(len(path)-1):
            tail = path[i]
            head = path[i+1]
            edge_id = G[tail][head]['id']
            path_edges.append(edge_id)
        rows.append({'起始节点': start_node, '终止节点': end_node, '最短路径长度': nx.dijkstra_path_length(G, start_node, end_node), '经过的边的编号': path_edges})

这段代码将路径上经过的边的编号存储在一个列表中，然后将其作为一个新的列添加到Excel表格中。需要在创建DataFrame对象时将列名加入到rows中：

rows.append({'起始节点': start_node, '终止节点': end_node, '最短路径长度': nx.dijkstra_path_length(G, start_node, end_node), '经过的边的编号': path_edges})

最后将DataFrame对象写入Excel文件中时，也要将这个新的列加入到Excel表格中：

df_result = pd.DataFrame(rows, columns=['起始节点', '终止节点', '最短路径长度', '经过的边的编号'])
df_result.to_excel('all_pairs.xlsx', index=False)